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      鋼鐵產品創新十年 向黨和人民交出滿意答卷
      發表時間:2022-09-30    來源:穎興    瀏覽:
      自黨的十八大以來,我國工業和信息化發展成就卓越, 我國迎來從“制造大國”向“制造強國”的歷史性跨越。鋼鐵工業作為國民經濟的重要基礎產業,十年來,在黨中央的正確領導下,積極貫徹新發展理念,著力推進高質量發展,取得重大成就。十年來,我國鋼鐵產業結構不斷優化、兼并重組穩步推進、海外合作加速布局、產品技術創新突破、綠色低碳深入推進、智能制造不斷升級……這十年,我國鋼鐵工業向國家和人民交上了一份亮眼的成績單。

      1、國家重大需求與前沿技術牽引,鋼鐵工業產品創新瞄準國家發展的重大戰略問題
      鋼鐵是支撐國家發展的最重要的基礎原材料,對國家經濟技術、國防安全、人民生活,具有重要的戰略意義。近年來,美西霸權主義者對我國無理封鎖、制裁,妄圖遏制我國的快速發展。我們鋼鐵工作者,擔當起戰略科技力量的重大使命,堅持國家需求導向,戰略任務導向,聚焦鋼鐵行業亟待解決的基礎科學問題、關鍵共性技術、前沿引領技術和產業鏈上的“卡脖子”問題,攻堅克難,自立自強,自主創新,產出戰略性、關鍵性、原創性重大成果,保證了我國國民經濟、國防建設的高速發展,真正擔當起支撐國家自立自強發展的重任。
      1.1高端硅鋼生產技術與產品創新
      “十八大”以來,我國鋼鐵工業面向特高壓輸變電、清潔發電機組及新能源汽車驅動電機等高端硅鋼關鍵核心材料的重大需求,高端硅鋼技術實現代際跨越,硅鋼產業發展引領全球。寶鋼自立自強,協同攻關,突破極低鐵損取向硅鋼和高端無取向硅鋼制造技術,并實現產業化。寶鋼高硅薄帶取向硅鋼一貫制新工藝與產線、耐熱激光刻痕工藝與裝備、薄規格新能源汽車用高端無取向硅鋼一貫制工藝等標志性技術世界領先。19個頂級硅鋼新產品世界首發,全面覆蓋各規格最高等級,領先國際一個牌號以上。建成世界首套薄規格取向硅鋼高效專有產線和高端無取向硅鋼示范產線,實現規?;a。高端硅鋼產品實現了諸多世界首次、唯一應用。應用于目前單臺容量世界領先的1000MW白鶴灘水電站,世界首條、唯一、技術水平最先進的±1100kV昌吉-古泉特高壓直流工程,世界首條、輸送容量最大的±500kV張北柔直工程,目前世界最高比功率(4.9kW/kg)新能源汽車驅動電機??傮w技術居于世界領先地位,實現了我國高端硅鋼核心材料自主可控,引領全球高端硅鋼領域發展。
      首鋼產品首次應用于全球電壓等級最高、容量最大卷鐵心高鐵牽引變壓器;廣泛應用于超、特高壓電力變壓器,包括全球交流電壓等級最高、容量最大的“雙百萬”變壓器,全球在建裝機容量最大的白鶴灘、烏東德水電站工程。白鶴灘至江蘇±800kV特高壓直流輸電工程是全球首個混合級聯特高壓直流工程,在世界上首次研發“常規直流+柔性直流”的混合級聯特高壓直流輸電技術,集成特高壓直流輸電大容量、遠距離、低損耗以及柔性直流輸電控制靈活、系統支撐能力強的優勢,示范引領意義重大。該項目是首鋼高性能取向電工鋼首次應用于特高壓直流換流變壓器,是首鋼電工鋼十余年勇攀高峰的又一次重大突破。國內外一大批電站、電網工程應用“首鋼制造”,標志著首鋼取向電工鋼應用實現特高壓輸電領域全覆蓋,有效支撐了我國特高壓高端裝備制造的全球領先地位。
      1.2高鐵用鋼自主開發取得重大進展
      當前,我國已建成世界最現代化的鐵路網和最發達的高鐵網。2021年12月30日,隨著京港高鐵安慶至九江段的開通運營,“八縱八橫”高鐵網中的京港(臺)通道商丘至深圳段基本貫通。至此,中國高鐵運營里程成功突破4萬公里,總里程能圍繞地球赤道一周。我國鋼鐵企業為國家高鐵這張名片增光添彩,驚艷全球,貢獻巨大。
      寶武馬鋼高品質鐵路機車用整體車輪關鍵制造技術國際領先。整體機車車輪服役條件苛刻、技術要求高、生產難度高,過去全部依賴進口。2001年馬鋼啟動了整體機車車輪的研發,歷經14年,開發出高韌抗傷損車輪材料設計、高潔凈度冶煉連鑄工藝、高精度車輪成型工藝、高強韌匹配熱處理工藝、高精度機加工與檢測工藝5項關鍵技術,達國際領先水平,產品實現了國產化替代,納入國家重點新產品,確保了我國鐵路產業鏈安全,同時產品還出口全球知名機車制造商北美GE、法國ALSTOM。2021年,我國自主研制的全球最大牽引功率(28800kW)“神24”機車用車輪全部由馬鋼自主供應。
      寶武馬鋼高速車軸鋼產品研發及關鍵制備技術國際領先。為滿足標準化動車組車軸國產化的需求,馬鋼歷時10年,形成高速車軸鋼成分優化、超低氧含量控制、大型夾雜物控制及大圓坯偏析和縮孔控制、車軸鋼坯軋制技術、熱處理技術及質量量化評價判定模型的建立及應用等技術創新,成功開發了時速250公里、時速350公里復興號高速車軸鋼產品。主要技術指標和產品性能居于國際領先水平,實現產品自主生產、填補國內空白,順利完成了60萬公里的裝車運行考核。
      南鋼成立產學研用團隊,結合自身裝備和技術優勢,陸續開展純凈鋼冶煉及夾雜物塑性化控制、鋼的成分均質化控制、裂紋敏感鋼種鑄坯表面質量控制、滲碳奧氏體晶粒度控制等技術研究,明確了軌道交通用鋼開發的具體目標和實施方案,形成了具有自主知識產權的軌道交通用鋼生產控制技術,相繼完成了高鐵彈簧用鋼、制動盤用鋼、軌道交通用齒輪鋼等產品開發及產業化應用,逐漸形成了成熟的軌道交通用鋼研發及生產體系,已初步形成軌道交通用特殊鋼長材系列化產品,填補了國內空白,解決了“卡脖子”材料問題。
      1.3太鋼、鞍鋼:核電用鋼開發
      核電是當前調整能源結構、減少碳排放的重要手段,是我國發展能源行業的必由之路,核安全是世界各國最關心和最需要解決的重要問題。不銹鋼作為核反應堆主體設備制造的關鍵材料,是反應堆制造之骨,其質量是核電運行的安全基礎。為實現我國核電的快速、健康和可持續發展,迫切需要解決材料的“卡脖子”問題,在快堆和聚變堆的情況下,奧氏體不銹鋼同時面臨著高溫、低溫、強中子輻照、強磁場環境下的特殊性能需求和材料制造技術問題。
      2022年8月,國家能源局主持召開國家科技重大專項課題——大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站《高強度安全殼板研制》綜合績效評價會,由鞍鋼股份牽頭,聯合上海核工程研究設計院組織實施的該課題通過驗收。該課題以大型先進壓水堆示范工程為依托,開展高強度安全殼用鋼研究。經項目研發團隊的積極攻關,先后成功解決了化學成分創新設計、金相組織精準調控及力學性能穩定控制等關鍵技術難題,生產出三種典型規格鋼板,不僅超額完成了國家項目任務合同書的要求,而且鋼板綜合性能遠高于國際同類產品,突破了國內外現有反應堆安全殼用鋼強度、厚度瓶頸,實現了理論創新、技術創新、工藝創新。首創超厚超寬高強度反應堆安全殼用鋼,形成了配套的集成制造及應用技術,建立了我國自有標準。
      1.4鞍鋼:極寒環境用高強韌易焊接海洋裝備用鋼
      極地船舶、超深水海工裝備建造所需的高強韌性、易焊接、服役安全性高、綜合性能優異的鋼鐵材料是極地裝備安全性的重要保障。
      依托國家和企業重大項目,鞍鋼與高校合作,開發研究極寒環境用高強韌易焊接海洋裝備用鋼。歷經10余年研究,建立了全系列高強、耐低溫、大厚度極寒環境海工裝備用鋼生產技術體系,形成滿足耐冰凌磨損、高抗斷、易焊接的極寒環境用海洋裝備用鋼的軋制、顯微組織調控等關鍵技術。
      項目形成三大系列58個牌號產品率先通過船級社認證,首發產品應用于第一條材料國產化軍用破冰船、“藍鯨1號/2號”等國內外重大海洋工程。2011年至今,生產極寒環境海洋用鋼75萬噸,促進了我國高端海洋裝備制造業技術進步與發展,市場應用前景廣闊。
      1.5河鋼舞鋼:持續保持國際第一的鉻鉬鋼
      鉻鉬鋼是石油化工、煤化工核心設備(如加氫反應器、氨合成塔、氣化爐、費托反應器以及焦炭塔、洗滌塔等)的關鍵材料。該類鋼長期處于高溫、高壓、氫腐蝕等惡劣服役環境,對成分及性能的要求嚴格,生產工序繁雜、技術難度大。目前河鋼舞鋼該類鋼板最大供貨厚度為256mm,鋼板最大單重超過50噸,規格、單重及強度/低溫沖擊韌性匹配指標均達到了國內外該領域的第一、唯一,處于國際領先水平,解決了長期制約我國的石油化工、煤化工關鍵鋼鐵材料國產化的瓶頸問題。其中板厚≥110mm的該類鋼板國內市場占有率70%(含進口鋼板),板厚145mm以上鋼板國內基本處于壟斷地位;技術指標如碳當量、X/J系數及板厚1/2處性能控制水平等達到國際先進水平。
      河鋼舞鋼結合國內外石油化工、煤化工項目的需求,開發的低有害元素純凈鋼專有冶煉工藝、低溫控冷低速大壓下軋制技術、階梯復相熱處理控制技術,保證了10萬噸單打冠軍產品成功供貨于國內外重點項目及制造廠。如長時模焊后-29℃韌性的SA387 Gr11Cl2鋼板成功應用于美國林德公司重點石化項目及印度LT公司,使河鋼舞鋼成為此類技術要求鋼板的唯一供應商;部分Cr-Mo鋼產品應用于世界首創的航天氣化爐、華誼氣體島廢鍋氣化爐等重點設備和項目。
      1.6首鋼:高性能汽車板
      鋅鋁鎂鍍層汽車板作為首鋼商標產品,產品覆蓋汽車內板、外板及高強結構件,全球首次用鋅鋁鎂鍍層汽車板替代電鍍鋅汽車外板,首次開發出780MPa級別鋅鋁鎂鍍層超高強鋼并實現應用,填補了國內鋼廠生產鋅鋁鎂鍍層汽車板產品的空白,形成了對成形、焊接、涂裝等生產應用技術的創新和積累,引領國內外鋼鐵行業對鋅鋁鎂鍍層汽車材料的探索。產品通過國內外眾多頭部車企的材料認證和零件認證,率先實現全車身批量應用,解決了用戶對車身高耐腐蝕性、綠色低碳等核心關切問題。
      首鋼鋅鋁鎂鍍層汽車板產品的開發和廣泛應用,是響應國家“雙碳”戰略、踐行綠色制造的具體行動。增強成形性雙相(DH)鋼是首鋼在國內首發的第三代先進高強鋼產品,與傳統的雙相鋼相比具有斷后伸長率高、成形性能好、合金含量低等突出優勢。同等強度條件下,增強成形性雙相延伸率比傳統雙相鋼提高30%以上,可以滿足復雜結構零件的成形需求,產品性能指標達到國際領先水平。該系列產品為復雜零件的成形需求提供了原材料支撐。產品廣泛應用于國內外多家合資及自主品牌的多款車型。
      2、協同創新,產學研深度融合,全產業鏈開發,強鏈補鏈
      在現代經濟中,國民經濟循環主要表現為產業鏈循環。當前的經濟全球化,主要表現為在全球范圍形成產品內分工,即同一種產品的生產、流通和營銷環節在全球各個國家和地區布局,不同環節整合形成了全球產業鏈。長期以來,歐美發達國家的跨國公司大都占據全球價值鏈的研發和營銷環節,掌握核心和關鍵技術,依靠其在全球價值鏈中的主導地位形成核心競爭力,從而占據國際競爭的制高點。
      我們必須發揮社會主義優越性,集中力量辦大事,行業協同、學科交叉、產學研深度融合,組成協同創新隊伍,圍繞產業鏈布局創新鏈,圍繞創新鏈部署產業鏈,確定上下游、全流程的難點、堵點、短板,開發關鍵、共性技術,強鏈、補鏈,自立自強,建成取得高端產品的整體突破。
      2.1南鋼、鞍鋼、太鋼:9Ni與低鎳LNG儲罐用鋼開發
      能源、化工產業實現清潔、高效發展,離不開LNG超低溫儲運設施建設。鎳系低溫鋼是建造此類設施并保證其服役安全的最重要結構材料,被鋼鐵行業公認為技術難度最大的品種之一。項目之前,我國鎳系低溫鋼整體落后,頂尖產品9%Ni低溫鋼被日本、歐洲壟斷,是發展清潔能源“卡脖子”原材料。
      為了解決我國LNG產業鏈原材料“卡脖子”問題,南鋼、鞍鋼、太鋼等單位積極進行9Ni鋼生產技術研發和成果轉化。在9Ni鋼研發、生產和交付過程中,解決了純凈鋼冶煉、大寬度板坯連鑄、組織精準調控和薄規格鋼板板形控制等全工藝流程技術難題,形成了完全自主知識產權的9Ni鋼成套生產和加工技術。
      在“十三五”國家重點研發計劃《低鎳LNG鋼的組織控制原理與關鍵制造技術》項目的支持下,匯聚了產學研用方面南鋼、鞍鋼、太鋼等十八個單位的研究人員,組成涵蓋煉鋼、連鑄、熱軋、熱處理等協同創新隊伍,繼續進行低鎳LNG儲罐用鋼的研究工作。新一代節Ni型LNG儲罐用鋼,在確保性能和質量基礎上,可為客戶大幅節約材料成本,也為國家節約了貴金屬鎳資源。針對項目需求開發出配套用低溫鋼筋和套筒等產品,形成超低溫用鋼產品系列,可為超低溫儲罐和容器項目提供關鍵材料全套整體解決方案。
      2.2 LNG船儲罐用高錳鋼的開發
      LNG船儲罐除了要求具有良好的低溫力學性能外,還要求具有極低的熱膨脹系數,高錳鋼是最為理想的低成本低溫用鋼。
      國家“十三五”項目組織南鋼、鞍鋼、太鋼等十八家單位協同創新,密切合作,明確了高錳LNG船儲罐用鋼成分設計原則和組織性能演變規律,突破了高錳LNG船儲罐用鋼的超純凈冶煉和大板坯連鑄等關鍵難題,闡明了低溫韌性的“反尺寸效應”與熱處理時效脆性機理,提出高溫控制軋制和軋后冷卻工藝,國內首次實現了6-60mm厚高錳LNG船儲罐用鋼板的工業化生產,制定了高錳LNG船儲罐用鋼國家標準及中國船級社指南,高錳鋼鋼板已經取得ABS、BV、KR船級社證書,并正在積極推進CCS、DNVGL、LR等認證。在此基礎上,建造出船舶應用的5-20m3C型LNG試驗罐并成功進行了海試。目前,正在組成研究單位、鋼廠、船級社、船廠、船東的聯合團隊,進行高錳鋼在LNG船儲罐用鋼的示范應用。
      2.3全產業鏈合作開發鈮微合金化高性能橋梁鋼
      作為微合金元素Nb的供應商的中信金屬公司鈮微合金化技術中心、作為橋梁鋼生產廠的寶武集團、鞍鋼集團等企業、作為橋梁鋼最終用戶的中鐵大橋局,全產業鏈多方協同,大力推動,積極參與,合作共贏,成功開發出420MPa、500MPa、690MPa級的新型橋梁鋼,滿足了我國重大橋梁工程重大需求。寶武集團武漢鋼鐵公司成功開發的Q420qE(厚度達到62mm,-40℃沖擊功不低于120J)及其配套焊接材料和成套技術應用于世界首座最大的高速鐵路橋梁~京滬高鐵南京大勝關橋。該材料的開發通過Nb微合金化的組織調控及TMCP加工技術,首次在厚板領域獲得了以低碳針狀鐵素體為主的微觀組織,具有優異的強韌性匹配及焊接性能。寶武集團武漢鋼鐵公司和鞍山鋼鐵集團公司通過Nb微合金化和低碳貝氏體的控制成套技術,開發了Q500qE(厚度達到65mm,-40℃沖擊功不低于120J)并成功應用于世界上首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋~滬通長江大橋。寶武集團依托“十三五”國家科技攻關項目,采用Nb微合金化技術成功開發出了690MPa的橋梁鋼中厚板,并實現了示范應用。至此,我國形成了從370MPa到690MPa完善的橋梁用鋼材料體系,具有優異的低溫韌性及焊接性能。目前,中國橋梁鋼的開發、應用及產品體系已處于國際領先水平。
       

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